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錫精礦中砷含量超過1%時(shí)，冶煉廠不僅會(huì)大幅壓低收購(gòu)價(jià)，而且多數(shù)冶煉廠直接拒收
砷在錫精礦中以毒砂（砷黃鐵礦）形態(tài)存在，比重與錫石接近，單靠重選無法有效分離
浮選將毒砂從錫精礦中分離出來，重選對(duì)浮選產(chǎn)品做二次把關(guān)，兩段聯(lián)合實(shí)現(xiàn)深度除砷
某錫礦通過聯(lián)合流程將精礦砷從1.2%降至0.28%，精礦售價(jià)提升近20%
錫精礦含砷高，是比含鐵高更棘手的問題。
冶煉廠對(duì)錫精礦中砷含量的要求極為嚴(yán)格。國(guó)標(biāo)一級(jí)品要求砷含量低于0.3%，二級(jí)品低于0.5%。砷含量超過0.5%的精礦，多數(shù)冶煉廠直接拒收。為什么？砷在冶煉過程中會(huì)進(jìn)入粗錫，導(dǎo)致產(chǎn)品脆性增加、導(dǎo)電性能惡化，后續(xù)精煉脫砷的成本極高。而且砷在冶煉煙氣中以三氧化二砷形態(tài)揮發(fā)，毒性很強(qiáng)，煙氣處理系統(tǒng)稍有疏忽就會(huì)造成環(huán)保事故。
所以冶煉廠的態(tài)度很明確：砷超標(biāo)的錫精礦，要么不買，要么低價(jià)買來和其他低砷精礦搭配使用。但搭配使用也存在一個(gè)限度，超過1%的砷基本沒有冶煉廠愿意碰。
云南某錫選廠曾經(jīng)遇到過這種情況。一批錫精礦錫品位46%，化驗(yàn)出來砷含量1.2%。聯(lián)系了幾家冶煉廠，要么說收不了，要么給出的計(jì)價(jià)系數(shù)只到標(biāo)準(zhǔn)品的六成。廠里算了算賬，如果按這個(gè)價(jià)格賣，這批精礦的銷售收入比正常情況少了將近三成。更麻煩的是，這批精礦已經(jīng)在倉(cāng)庫(kù)里堆了兩個(gè)月，資金積壓不說，中間還因?yàn)樯楹扛唠U(xiǎn)些被環(huán)保部門列為危險(xiǎn)廢物管理。
錫精礦中的砷主要來自礦石中的毒砂。毒砂（FeAsS）是一種硫砷化物礦物，在重選過程中與錫石一同富集進(jìn)入精礦。毒砂的比重為5.9到6.2，錫石的比重為6.8到7.1，兩者的比重差約為0.6到0.9個(gè)單位。這個(gè)差距在搖床上雖然能形成一定程度的分帶，但分帶邊界模糊，很難一次性切割干凈。這也是為什么單靠重選很難將砷降到0.5%以下的原因。
對(duì)于錫精礦降砷，需要一套不依賴于比重差異的分離手段。浮選利用礦物表面化學(xué)性質(zhì)的差異，能夠有效區(qū)分錫石和毒砂，再配合重選對(duì)浮選效果做二次保障。浮選加重選的聯(lián)合工藝是目前解決錫精礦高砷問題的主要技術(shù)路線。
弄清楚毒砂在重選過程中的行為，才能理解為什么需要浮選介入。
在搖床上，礦物顆粒按照比重和粒度的綜合效應(yīng)進(jìn)行分帶。重礦物集中在床面的精礦帶區(qū)域，輕礦物分布在尾礦帶。毒砂的比重為5.9到6.2，雖然比錫石的6.8到7.1低，但遠(yuǎn)高于石英（2.65）和長(zhǎng)石（2.6）。這使得毒砂在搖床上的運(yùn)動(dòng)軌跡介于錫石和脈石之間，處于精礦帶的外側(cè)邊緣。
由于搖床的分帶是一個(gè)漸變過程而不是突變的，精礦帶和次精礦帶之間存在一個(gè)過渡區(qū)。如果切割線卡得太緊（只取精礦帶中心部分），錫回收率會(huì)下降。如果切割線放得稍寬（包括部分過渡區(qū)），毒砂就不可避免地混入精礦。
還有一種情況是毒砂與錫石形成連生體。在磨礦細(xì)度不夠的情況下，部分錫石與毒砂尚未完全解離。這種連生體的比重介于純錫石和純毒砂之間，在搖床上會(huì)落在精礦帶和次精礦帶之間，既不容易被完全排除，也不容易進(jìn)入純精礦區(qū)域。
毒砂的可浮性與錫石差異明顯。毒砂的表面具有硫化礦物特征，在特定的藥劑制度下可以被選擇性捕收。而錫石是氧化物礦物，表面性質(zhì)穩(wěn)定，在毒砂浮選的條件下基本不上浮。這一差異為浮選除砷提供了物理基礎(chǔ)。
浮選除砷的思路是反浮選，即抑制錫石、浮選毒砂。這與正浮選（浮錫石）的思路相反。
具體操作上，礦漿先調(diào)節(jié)pH值到6.5到7.5的弱酸性或中性范圍。在這個(gè)pH區(qū)間內(nèi)，毒砂的表面活性最佳，對(duì)捕收劑的吸附能力最強(qiáng)。常用的毒砂捕收劑包括丁基黃藥或乙基黃藥，用量控制在每噸礦石50到150克。起泡劑通常使用2號(hào)油或松醇油，用量20到50克/噸。
關(guān)鍵在于錫石的抑制。由于目的是浮選毒砂而不是錫石，需要確保錫石不上浮。錫石在弱酸性條件下天然親水，正常情況下不容易被黃藥類捕收劑捕收。但如果礦漿中存在大量重金屬離子（如鉛、銅等離子），錫石表面可能被活化，出現(xiàn)少量上浮。這種活化效應(yīng)是浮選除砷過程中需要重點(diǎn)防范的。
為防止錫石被意外浮起，可以適當(dāng)增加礦漿中的鈣離子濃度（添加石灰乳調(diào)節(jié)pH時(shí)附帶引入鈣離子），鈣離子在錫石表面的吸附會(huì)增強(qiáng)其親水性。浮選泡沫產(chǎn)品的產(chǎn)率通常控制在3%到8%，包含毒砂以及少量被機(jī)械夾帶的錫石。底流產(chǎn)品為降砷后的錫精礦。
浮選作業(yè)一般采用一次粗選加一次掃選的配置。粗選回收大部分毒砂，掃選回收粗選尾礦中殘留的毒砂。浮選段的設(shè)計(jì)目標(biāo)不是追求最高毒砂回收率，而是在盡量多除去毒砂的同時(shí)，控制錫在泡沫產(chǎn)品中的損失。如果泡沫產(chǎn)品中錫含量過高，需要檢查是否存在錫石被活化或機(jī)械夾帶嚴(yán)重的情況。
浮選段脫除了大部分毒砂，但浮選底流產(chǎn)品中仍然可能含有少量殘留的毒砂，尤其是那些表面氧化或被礦泥污染的毒砂顆粒，浮選的捕集效果有限。此外，浮選作業(yè)的波動(dòng)也可能導(dǎo)致偶爾出現(xiàn)毒砂脫除不徹底的情況。
重選段的目的是對(duì)浮選底流做二次把關(guān)。經(jīng)過浮選脫砷后的礦漿進(jìn)入搖床精選，將殘留的少量毒砂進(jìn)一步分離。這個(gè)時(shí)候的搖床給礦中，毒砂含量已經(jīng)大幅降低，在床面上的分帶更加清晰，切割線的操作裕度更大，對(duì)錫回收率的影響也顯著減小。
重選段的設(shè)備選擇以搖床為主，也可以根據(jù)給礦粒度搭配螺旋溜槽預(yù)富集。對(duì)于細(xì)粒級(jí)含量較高的物料，可以考慮使用離心選礦機(jī)進(jìn)行強(qiáng)化回收。這個(gè)工段的設(shè)計(jì)目標(biāo)與浮選段不同，重選段更注重保障錫的回收率，而非深度除砷。
重選的另一個(gè)作用是回收浮選泡沫產(chǎn)品中可能夾帶的錫石。浮選泡沫中的毒砂精礦經(jīng)過搖床重選，可以將夾帶的錫石分離出來，作為中礦返回浮選給礦或直接作為錫精礦的補(bǔ)充。這一環(huán)節(jié)確保了錫的總回收率不因除砷而大幅下降。
某省錫礦選廠，原精礦錫品位45.6%，砷含量1.2%。該礦的砷主要以毒砂形式存在，粒度在0.05到0.3毫米之間，少部分與錫石形成連生體。該廠原有的流程只有搖床重選，精礦砷含量在0.8%到1.5%之間波動(dòng)，無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
該廠改造為浮選除砷加重選把關(guān)的聯(lián)合流程。改造內(nèi)容包括：在搖床精礦脫水之后增加調(diào)漿攪拌槽、浮選機(jī)（粗選加掃選）、浮選藥劑自動(dòng)添加系統(tǒng)，浮選底流進(jìn)入原有的搖床進(jìn)行二次精選。
浮選段主要參數(shù)：礦漿pH值維持在7.0，丁基黃藥用量80克/噸，2號(hào)油用量35克/噸，浮選時(shí)間8分鐘。搖床段采用原有設(shè)備，調(diào)整了床面橫向坡度和沖水量以適應(yīng)降砷后的物料。
連續(xù)運(yùn)行60天的平均數(shù)據(jù)：
| 指標(biāo) | 改造前（單重選） | 改造后（浮選+重選） |
|---|---|---|
| 錫精礦錫品位 | 45.6% | 47.2% |
| 錫精礦砷含量 | 0.8%-1.5% | 0.22%-0.35% |
| 砷含量達(dá)標(biāo)率（＜0.5%） | 32% | 97% |
| 錫回收率（精礦段） | 基準(zhǔn)值 | 98.5% |
| 錫在砷產(chǎn)品中的損失 | — | 0.8% |
砷含量從波動(dòng)的0.8%到1.5%收窄并穩(wěn)定在0.22%到0.35%之間，達(dá)標(biāo)率從32%躍升至97%。值得關(guān)注的是錫回收率幾乎沒有損失，浮選泡沫產(chǎn)品中的錫含量通過搖床回收后，整體錫在砷產(chǎn)品中的損失僅為0.8個(gè)百分點(diǎn)。
該廠在改造后做了精礦銷售對(duì)比。同樣的錫品位（約47%），砷含量從1%以上降到0.3%以下后，精礦從沒有冶煉廠愿意出價(jià)到被納入正常采購(gòu)序列。以當(dāng)期錫價(jià)測(cè)算，每噸精礦的銷售收入增加了約1.8萬元，增值幅度約18%。按年產(chǎn)出錫精礦1500噸計(jì)算，年增收益約2700萬元，而浮選段的設(shè)備改造成本不到200萬元。
聯(lián)合工藝的效果雖然有明確數(shù)據(jù)支撐，但在實(shí)際運(yùn)行中有幾個(gè)操作細(xì)節(jié)會(huì)顯著影響指標(biāo)。
磨礦細(xì)度和解離度。 如果毒砂與錫石的連生體比例較高，浮選段的脫砷效率會(huì)大打折扣。建議對(duì)精礦樣品做鏡下觀察，確認(rèn)毒砂的單體解離度。解離度低于70%時(shí)，需要考慮增加細(xì)磨或調(diào)整磨礦分級(jí)參數(shù)，否則浮選泡沫產(chǎn)品中會(huì)夾帶較多錫石連生體，造成錫損失。
礦漿電位控制。 毒砂的浮選行為對(duì)礦漿電位敏感。礦漿電位過高時(shí)，毒砂表面氧化嚴(yán)重，捕收劑吸附量下降。常見的做法是控制礦漿電位在+150到+250毫伏（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極）范圍內(nèi)。如果沒有在線電位監(jiān)測(cè)條件，可以通過觀察礦漿顏色和泡沫狀態(tài)做經(jīng)驗(yàn)判斷。
浮選藥劑的配比調(diào)整。 毒砂的可浮性在礦石氧化程度不同時(shí)差異明顯。新鮮礦樣中毒砂表面新鮮，黃藥用量可以適當(dāng)降低。氧化程度較高的礦樣中，毒砂表面被氧化鐵薄膜覆蓋，需要適量增加捕收劑用量或添加活化劑（如硫酸銅）。建議在流程運(yùn)行初期每周做一次小浮選試驗(yàn)，根據(jù)給礦性質(zhì)變化適時(shí)調(diào)整藥劑制度。
搖床參數(shù)的配合。 浮選段脫除大部分毒砂后，進(jìn)入搖床的物料中重礦物含量降低、礦物組成發(fā)生明顯變化。原有的床面坡度、沖水角度、沖程沖次需要重新調(diào)整。建議在改造完成后做搖床參數(shù)的正交試驗(yàn)，找到與脫砷后物料匹配的最佳操作參數(shù)。
砷含量從1%降到0.3%，從選礦角度看只是一個(gè)指標(biāo)的變化。但從市場(chǎng)角度看，是精礦從滯銷品變成了正常商品，從被壓價(jià)變成了按質(zhì)論價(jià)。
聯(lián)合工藝的價(jià)值正是在于通過浮選和重選兩個(gè)手段的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了砷的選擇性脫除。浮選負(fù)責(zé)主體分離，利用化學(xué)性質(zhì)的差異將絕大部分毒砂與錫石分開。重選負(fù)責(zé)二次把關(guān)，利用比重差異彌補(bǔ)浮選的局限性。兩者結(jié)合的除砷效果和處理成本，是目前錫精礦降砷的主流方案中綜合表現(xiàn)較好的。
如果你的錫精礦砷含量在0.5%到1.5%之間，目前采用的是單一重選流程，建議先做一次精礦的礦物學(xué)分析。確認(rèn)砷的賦存礦物形態(tài)、毒砂的單體解離度、以及砷在不同粒級(jí)中的分布規(guī)律。把這些數(shù)據(jù)和現(xiàn)有流程的藥劑制度、設(shè)備配置情況整理后發(fā)過來，十天之內(nèi)可以出具降砷工藝適配性評(píng)估和浮選加重選的聯(lián)合改造方案，幫你算清楚從超標(biāo)到達(dá)標(biāo)之間的效益賬。
